说明:这是一个机器学习实战项目(附带数据+代码+文档+视频讲解),如需数据+代码+文档+视频讲解可以直接到文章最后获取。


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1.项目背景

贝叶斯优化器 (BayesianOptimization) 是一种黑盒子优化器,用来寻找最优参数。

贝叶斯优化器是基于高斯过程的贝叶斯优化,算法的参数空间中有大量连续型参数,运行时间相对较短。

贝叶斯优化器目标函数的输入必须是具体的超参数,而不能是整个超参数空间,更不能是数据、算法等超参数以外的元素。

本项目使用基于贝叶斯优化器(Bayes_opt)优化XGBoost回归算法来解决回归问题。

2.数据获取

本次建模数据来源于网络(本项目撰写人整理而成),数据项统计如下:

Python求解优化模型 python 优化求解器_python_03

数据详情如下(部分展示):

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3.数据预处理

3.1 用Pandas工具查看数据

使用Pandas工具的head()方法查看前五行数据:

Python求解优化模型 python 优化求解器_群智能优化算法_05

关键代码:

Python求解优化模型 python 优化求解器_Python求解优化模型_06

3.2 数据缺失查看

使用Pandas工具的info()方法查看数据信息:

Python求解优化模型 python 优化求解器_贝叶斯优化器Bayes_opt_07

从上图可以看到,总共有9个变量,数据中无缺失值,共1000条数据。

关键代码:

Python求解优化模型 python 优化求解器_贝叶斯优化器Bayes_opt_08

3.3 数据描述性统计

通过Pandas工具的describe()方法来查看数据的平均值、标准差、最小值、分位数、最大值。  

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关键代码如下:

Python求解优化模型 python 优化求解器_群智能优化算法_10

4.探索性数据分析

4.1 y变量直方图

用Matplotlib工具的hist()方法绘制直方图:

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从上图可以看到,y变量主要集中在-200~200之间。

4.2 相关性分析

Python求解优化模型 python 优化求解器_机器学习_12

从上图中可以看到,数值越大相关性越强,正值是正相关、负值是负相关。  

5.特征工程

5.1 建立特征数据和标签数据

关键代码如下:

Python求解优化模型 python 优化求解器_群智能优化算法_13

5.2 数据集拆分

通过train_test_split()方法按照80%训练集、20%测试集进行划分,关键代码如下:

Python求解优化模型 python 优化求解器_群智能优化算法_14

6.构建贝叶斯优化器优化XGBoost回归模型

主要使用基于贝叶斯优化器优化XGBoost回归算法,用于目标回归。

6.1 构建调优模型

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6.2 最优参数展示

寻优的过程信息:

Python求解优化模型 python 优化求解器_Python求解优化模型_16

最优参数结果展示:

最优参数组合:  

max_depth的参数值为: 1

n_estimators的参数值为: 460

learning_rate的参数值为: 0.16


最优分数:   0.9728598192793905


验证集分数:   0.9235156211169319

 6.3 最优参数构建模型

Python求解优化模型 python 优化求解器_Python求解优化模型_17

7.模型评估

7.1 评估指标及结果

评估指标主要包括可解释方差值、平均绝对误差、均方误差、R方值等等。

Python求解优化模型 python 优化求解器_贝叶斯优化器Bayes_opt_18

 从上表可以看出,R方0.9811,为模型效果较好。

关键代码如下

 

Python求解优化模型 python 优化求解器_python_19

7.2 真实值与预测值对比图

 

Python求解优化模型 python 优化求解器_群智能优化算法_20

从上图可以看出真实值和预测值波动基本一致,模型拟合效果良好。    

8.结论与展望

综上所述,本文采用了贝叶斯优化器优化XGBoost回归模型算法寻找最优参数值来构建回归模型,最终证明了我们提出的模型效果良好。此模型可用于日常产品的预测。


# 本次机器学习项目实战所需的资料,项目资源如下:
 
# 项目说明:

# 链接:https://pan.baidu.com/s/1S89L0RSQ5_WeRnZ9CGHYNA 
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